皮质骨钻削中温度分布的预测模型及热影响区的研究

发布时间：2022-10-15 14:48

　　骨钻削是医疗骨外科以及整形外科手术中的一项基本操作,在钻削过程中不可避免会产生大量的热量。而骨钻孔属于半封闭式加工,并且皮质骨的传热系数较低,这会使钻孔附近热量聚集,温度升高。较高的温度会使钻孔附近骨组织产生热损伤,严重热损伤则会导致骨坏死,这违背了骨科手术的初衷,故获取皮质骨钻削区的温度分布对医疗骨外科手术有重要意义。考虑到目前的测温方法无法准确获得皮质骨钻孔区附近的温度分布,因此,本文基于传热学理论建立了皮质骨钻削过程中的温度分布数学模型,并采用有限元软件（ABAQUS）动态模拟了皮质骨钻削过程,分析了皮质骨钻削过程中的温度分布及其热影响区,该论文研究的主要内容如下:（1）通过分析皮质骨钻削过程中热量的分布与来源,得到皮质骨钻削过程中的热源模型及其运动规律,基于此建立了皮质骨钻削过程中的导热微分方程,并给出了求解的单值性条件。（2）运用热源法求解了静止点热源的温度分布,进而推导了其移动点热源的温度分布,最终得到皮质骨钻削过程中的温度分布预测模型,并应用共轭梯度法,反演推导了皮质骨钻削过程中的能量分配系数。（3）搭建了皮质骨钻削试验平台,验证建立的皮质骨钻削过程中的温度分布预测模型,... 

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

皮质骨钻削过程中工件的运动约束

【参考文献】：
期刊论文
[1]皮质骨钻削过程中的温度场分析[J]. 付永强,张松,李剑峰,张爱荣.  工具技术. 2018(07)
[2]基于各向异性皮质骨的钻削温度研究[J]. 苏哩莉,胡亚辉,江汪彪,薛国彬.  工具技术. 2017(02)
[3]高速微细骨钻过程中切削力与切削温度试验研究[J]. 宋金榜,陈明,赵梓涵,文亮.  机械设计与制造. 2015(04)
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[5]钻削温度测量方法研究[J]. 陈雷明,杨润泽,张治.  工具技术. 2010(09)
[6]微创钻骨系统切削参数对切削力与温度的影响[J]. 筱克,谢群,季林红,王子羲.  机械设计与制造. 2009(02)
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[8]计算固体温度场的热源法[J]. 诸乃雄,刘书华.  精密制造与自动化. 2002(01)

博士论文
[1]CFRP/钛合金叠层材料螺旋铣孔切削热分析与温度预测[D]. 刘婕.天津大学 2014
[2]基于复合材料各向异性的切削力热变化规律和表面质量评价试验研究[D]. 蔡晓江.上海交通大学 2014
[3]典型难加工材料钻削相关技术的基础研究[D]. 吴健.哈尔滨工业大学 2010

硕士论文
[1]微织构医疗钻头骨钻削温度及刀具磨损研究[D]. 江汪彪.天津理工大学 2017
[2]基于微织构刀具的皮质骨钻削力的研究[D]. 苏哩莉.天津理工大学 2017
[3]微织构刀具皮质骨钻削温度的预报模型研究[D]. 孙建波.天津理工大学 2016
[4]骨铣削过程中切削力和温度的仿真与实验研究[D]. 刘森.哈尔滨工业大学 2014
[5]基于ABAQUS的皮质骨钻削性能的仿真和试验研究[D]. 张青云.天津理工大学 2014
[6]单向C/E复合材料钻削温度场研究[D]. 朱国平.大连理工大学 2013



本文编号：3691501